프랑스 연구진은 새로운 실리콘 나노넷(nanonet)을 개발하는데 성공했다. 이 연구결과는 전기적으로 활성을 가진 재료를 만드는데 매우 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 

실리콘 나노와이어와 여과 네트워크의 결합은 실리콘 나노넷이 새로운 장치 분야에 적용될 수 있다. 그러나 실리콘 나노넷을 기반으로 하는 긴 채널 장치를 만드는 것은 거의 불가능하다고 알려져 있다. 저널 Nanotechnology에 게재된 최근 연구에서, Universite Grenoble Alpes의 연구진은 이것이 근거 없는 편견이 될 수 있다는 것을 증명했다. 이번 연구진은 정밀하게 제어된 실리콘 나노와이어가 제어 가능한 전기적 특성을 가지고 실리콘 나노넷 속으로 침투가 가능하고 높은 재생성을 가진다는 것을 증명했다. 

한편, 기존의 반도체성 박막과 비교했을 때, 반도체성 나노넷은 다음과 같은 많은 장점들을 가진다: 높은 표면적, 전기 전도성, 광학적 투과성, 기계적 안정성 및 유연성. 반대로, 단일 반도체성 나노와이어에 대한 나노넷의 장점들은 재현성, 내결함성, 낮은 제조비용, 손쉬운 집적 등을 들 수 있다. 

실리콘 나노넷은 흥미로운 전기적, 광학적, 화학적, 기계적 특성들을 가진다. 이것은 전자장치, 센서, 태양전지, 배터리, 슈퍼커패시터 등의 다양한 시스템에 이 재료가 매우 유용하게 적용될 수 있게 한다. 더 중요한 것은 이런 재료 시스템이 여과와 같은 전달 이론을 조사할 수 있는 새로운 기회를 제공한다는 점이다. 

실리콘 나노넷은 진공 여과 방법으로 조립된다: 특성이 잘 알려진 실리콘 나노와이어 현탄액을 멤브레인을 통해서 여과한다. 그 후에, 멤브레인 표면에 나노와이어 축적으로 형성된 매우 균일한 네트워크는 멤브레인 용해로 Si 기판의 Si3N4(~200 nm)로 전사된다. 이러한 방식으로 실리콘 나노넷 속의 나노와이어 밀도는 여과 프로세스를 간단한 제어함으로써 대면적으로 정밀하게 모니터링할 수 있다. 

수백 개의 장치들을 조사함으로써, 이번 연구진은 나노와이어 길이, 지름, 도핑의 분산에도 불구하고 이러한 무작위 구조의 전기적 특성들이 재현성을 가지고 제어 가능하다는 것을 발견했다. 이것은 나노넷 형상이 각각의 나노와이어 간의 불일치를 해결할 수 있는 효율적인 방법이라는 것을 보여준다. 

더 나아가, 질소로 개질된 실리콘 나노넷은 표준 침투 매질처럼 행동한다. 이것은 나노넷 속에 수많은 나노와이어-나노와이어 접합과 실리콘 나노와이어를 둘러싸고 있는 산화물 쉘의 존재 하에서도 발생한다. 마지막으로, 질소 속에 저장될 때, 실리콘 나노넷의 전기적 특성들은 수개월 동안 안정적이다. 결과적으로, 나노와이어-나노와이어 접합은 나노넷의 전기적 특성에 유해한 영향을 끼치지 않는다. 

향후에, 이번 연구진은 산화제 조건 하에서 전기적 특성의 안정화를 조사할 계획을 가지고 있다. 그리고 이번 연구진은 반도체성 나노넷을 제조하기 위해서 낮은 수준의 도핑을 가진 나노와이어로 나노와이어를 개질할 예정이다. 이것은 태양전지 또는 센서와 같은 기능성 장치 속에 집적된 박막 트랜지스터처럼 행동한다. 

이번 연구진은 나노넷 속의 나노와이어의 기능성을 집중적으로 조사하고 있고, DNA 혼성화 검출을 하는데 실리콘 나노넷을 적용하는 연구를 수행하고 있다. 이 연구결과는 저널 Nanotechnology에 “Percolating silicon nanowire networks with highly reproducible electrical properties”라는 제목으로 게재되었다(doi:10.1088/0957-4484/26/1/015201).  

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』